Дозиращи помпи за пречиствателни станции

Дозиращите помпи за химикали и системите за подаването им трябва да могат да функционират при разнообразие от тежки условия. Сред по-взискателните работни среди са тези в пречиствателните станции за питейни и отпадъчни води.

Пречиствателните станции за битови отпадъчни води изискват помпи и друго оборудване, които предоставят дългосрочна и безпроблемна експлоатация и работят непрекъснато от момента на инсталирането им. Различните видове химикали, използвани при процесите на обеззаразяване, филтриране, коагулация и флотация на отпадъчните води, поставят редица условия относно характеристиките на съоръженията.

Сред най-често употребяваните химични вещества в сектора са натриев хипохлорит, сярна киселина, полимери, железен хлорид, натриев бисулфит, варно мляко, стипца, калиев перманганат и амоняк.

Освен че трябва да е корозионно устойчиво, избраното оборудване трябва да е защитено от запушвания, които възникват вследствие на препомпване на суспензии или поради вискозитетите на някои от използваните при обработката на водите химикали.

В допълнение към тези съоръжения често има системи за измерване на дебита, създаване на противоналягане, осигуряване на равномерен дебит и изпускане. Оборудването в тези системи следва да функционира с върхова ефективност, като същевременно отговаря на същите критерии за избор, както помпите.

Високата степен на автоматизация в пречиствателните станции за питейни и отпадъчни води налага необходимостта от управление на скоростта на подаване на химикалите в зависимост от промените в дебита или други качествени характеристики на водата.

Следователно, към избора и инсталирането на дозиращи помпи трябва да се подходи след цялостно проучване на всички променливи на работната среда. За тази цел операторът на пречиствателната станция трябва да се обърне към опитен и доказан доставчик на дозиращи помпи, който разбира от протичащите процеси.

Видове
Дозиращите помпи могат да бъдат класифицирани като подразделение на обемните, като това, което отличава дозиращите помпи, е тяхната прецизност. Обикновено те се характеризират със средна точност от ±1%.

Дозиращите помпи биват няколко вида – диафрагмени, бутални, зъбни и перисталтични. Диафрагмените помпи работят на принципа на пулсираща гъвкава диафрагма, която изтласква течност с всеки ход. Движението на мембраната е аналогично на двутактов двигател. Диафрагмените помпи, от своя страна, също са няколко вида – соленоидни, механични и хидравлични.

Соленоидните помпи са най-простият вид, тъй като имат най-малко подвижни части. При тях диафрагмата се задвижва от електромагнит, чиито импулси я избутват в смукателна или нагнетателна позиция. Система от възвратни клапани позволява движението на химикала да се извършва само в една посока.

Механичните диафрагмени помпи могат да работят с много по-високи дебити и налягания, но никога не трябва да бъдат експлоатирани при затворен изпускателен клапан поради риск от нарушаване целостта на мембраната. Хидравличните диафрагмени помпи са приложими за по-високи дебити и налягания в сравнение със соленоидните и механичните, тъй като при тях разпределението на задвижващата сила върху мембраната е равномерно. Сложността на клапанните и хидравличните системи в тези помпи обаче ги прави доста скъпи.

Буталните дозиращи помпи се отличават с най-висока точност и възможност за работа при най-високи налягания. Освен в пречистването на води те се използват и в химическата промишленост, в лаборатории и др. Основен недостатък на зъбните помпи е, че увеличаването на противоналягането води до понижаване на дебита.

Тъй като помпите работят на принципа на пренос на течност между зъбците на две или три въртящи се колела, те са подходящи за приложения, в които замърсяването на флуида с частици от износването на колелата е допустимо. Работният принцип на перисталтичните помпи се базира на гъвкава тръба, която се притиска от ролки, при придвижването на които течността се нагнетява.

Тръбата възстановява формата си след преминаването на ролките, създавайки вакуум, и по този начин се засмуква ново количество течност. Перисталтичните помпи са изключително лесни за почистване, защото течността е в контакт единствено с вътрешната страна на тръбата. Поради оказвания натиск върху тръбата обаче се налага тя да бъде подменяна на определени интервали.

Оразмеряване и избор на дозираща помпа
Първата стъпка е определянето на необходимия капацитет по отношение на дебит и нагнетателно налягане. Преоразмеряването на дозиращите помпи следва да се избягва. Те трябва да бъдат оразмерени така, че максимално очакваният дебит да е 85 - 90% от този на помпата, което при нужда ще осигури допълнителен капацитет. За гарантиране на висока точност минималният капацитет никога не трябва да е под 10% от капацитета на помпата.

След уточняване размера на помпата следва да бъде обсъдена нейната конструкция. Дозиращите помпи, предлагани на пазара, са изработени от различни материали. Някои от по-важните фактори, които трябва да се имат предвид при избора на помпа за дозиране на химикалите в пречиствателни станции, са устойчивост на корозия, износване и въздействие на разтворители.

Това се изисква, защото базираните на разтворители химикали например могат да разградят пластмасовите глави на помпите, а киселините и основите да са съвместими единствено с неръждаема стомана и някои определени стоманени сплави. Абразивните суспензии пък могат да доведат до износване на някои от конструкционните материали.
При избора на дозираща помпа трябва да бъде отчетена и защитата от течове.

Предлагат се двойни диафрагмени глави с възможност за детекция и сигнализация за течове. Тези устройства са безценни в случаите, когато течовете трябва да бъдат регистрирани незабавно. Примерно тяхно приложение е в системи, в които контактът между процесния флуид и хидравличната течност на помпата е недопустим или когато течове не могат да бъдат толерирани поради токсичните или опасни свойства на препомпвания флуид.

Друг важен аспект за избора на подходяща помпа е видът на задвижването. То трябва да бъде съобразено с наличните ресурси на електрическа енергия, въздух, газ или други средства за задвижване на помпата. Ако дозиращата помпа е инсталирана на открито, двигателят й следва да бъде предпазен от пряка слънчева светлина.

Повечето от помпите работят на минусови температури, при положение че препомпваният флуид не замръзва и се използват подходящите смазочни течности. В повечето случаи може да е необходимо следене на температурата и предприемане на мерки срещу замръзване. Когато се работи в корозивна среда, може да се наложи помпата да е със специално защитно покритие.

Системи за управление
Има няколко възможности за управление на дозиращите помпи в пречиствателните станции за води. Те могат да бъдат регулирани ръчно чрез промяна дължината на хода на помпата, като така помпата може да работи на между 10 и 100% от капацитета си. С ръчен регулатор на оборотите пък може да бъде настроена скоростта на хода. Комбинация от двата метода би предоставила допълнителна регулируемост в рамките на обхвата на задвижването в зависимост от скоростта на работния ход.

Дебитът на дозиращите помпи може да бъде управляван и автоматично в отговор на процесен сигнал посредством електрически или пневматични позиционни механизми, които променят работния ход на помпата, или регулатори на оборотите, които изменят скоростта на хода. Използването на позиционен механизъм осигурява най-голямо съотношение между максималния и минималния капацитет на помпата от 10:1.

Употребата на регулатор на оборотите ще осигури такова съотношение, равно на скоростта на хода на помпата, отнесена към минималната й работна скорост.
Не е практично да се използва регулатор на оборотите за дозиращи помпи с двигатели, които работят при по-малко от 100 до 150 хода в минута, тъй като интервалът на регулируемост няма да бъде много широк.

Забавянето на двигателя води до удължаване на времето за извършване на един ход, а от практическа гледна точка помпите, задвижвани от двигател не трябва да работят при по-малко от 15 хода в минута. Соленоидните диафрагмени помпи, които получават импулси от електромагнит, могат да работят при по-малко от един ход в минута, тъй като характеристиката и времевото разпределение на всеки ход, от началото до края му, са еднакви при каквато и да е скорост.

Подвижните части в съвременните диафрагмени помпи осигуряват дълга и надеждна експлоатация при всякакви скорости на работния ход. Високи скорости трябва да се избягват, когато се препомпват вискозни или абразивни химикали.

Когато дозиращата помпа се управлява посредством автоматични, електрически или пневматични позиционни механизми, броят на дозите остава постоянен, докато обемът на всяка доза се редуцира, поддържайки дозите равномерно разпределени в непрекъсната поточна линия. Използването на регулатор на оборотите променя скоростта на хода.

Обемът остава същият, но дозите се подават с по-малка честота. Това обаче може да доведе до неблагоприятен резултат, вследствие на това, че дискретните обеми химикал са разпределени в много по-широки интервали. Поради това изборът на система за управление на дозиращите помпи в зависимост конкретното приложение е от ключово значение.

Информираността на операторите на пречиствателни станции относно факторите за оразмеряване и избор на дозиращите помпи би спомогнала за обсъждането на правилните въпроси с доставчика. След като вече е избрана помпа, може да се пристъпи към монтирането й, като този процес отново трябва да бъде съобразен със специфичните условия на работната среда.

Препоръчително е целият процес на инсталиране на дозиращата помпа да се планира от изходния резервоар или друг източник на течност до точката на подаване, и да се определи какви аксесоари ще бъдат необходими. Смукателният тръбопровод трябва също да е подходящо оразмерен, с минимум извивки и колена. Аксесоарите към дозиращите помпи могат да включват инжекторни фитинги, мембранни изолиращи кранове, възвратни и преливни клапани, пулсационни демпфери и др.

В обобщение, за приложение в пречиствателните станции за води трябва да бъдат използвани надеждни и енергийно ефективни дозиращи помпи, позволяващи работа с голямо разнообразие от течности и суспензии. Изборът на най-подходящата дозираща помпа за химикали би спомогнал за по-бързото и безопасно постигане на поставените цели за оптимизация на процесите и повишаване на ефективността в пречиствателните станции.